un: Aviasi: Prinsip Penerbangan

un

tamu

1 / ?

kembali ke pelajaran

Selamat Datang

Manusia telah mengamati burung selama ribuan tahun & bertanya: bagaimana mereka melakukannya? Bersaudara Wright menjawab pada 17 Desember 1903 — 12 detik penerbangan bertenaga & terkendali di Kitty Hawk, Carolina Utara. Dalam 66 tahun, manusia menginjakkan kaki di Bulan.

Penerbangan bukan sihir. Itu adalah fisika: fisika yang sama yang menjelaskan mengapa layang-layang naik, mengapa bola kurva melengkung, & mengapa pesawat kertas melayang melintasi ruangan. Setiap pesawat yang pernah terbang, dari Wright Flyer hingga Boeing 787, mematuhi prinsip-prinsip dasar yang sama.

Pelajaran ini membahas prinsip-prinsip tersebut: empat gaya penerbangan, bagaimana pilot mengendalikan pesawat, instrumen yang menjaga orientasi mereka, cuaca yang dapat mendaratkan atau membahayakan mereka, & jalur karier yang menempatkan orang di kokpit, menara kontrol, & hangar pemeliharaan.

Apakah Anda ingin menerbangkan, membangun, memperbaiki, atau mengelola pesawat: semuanya dimulai di sini.

Pemanasan

Sebelum Kita Mulai

Pesawat penumpang komersial seperti Boeing 737 memiliki berat sekitar 80.000 kg saat terisi penuh. Pesawat ini tidak memiliki balon, tidak ada gas yang lebih ringan dari udara, dan tidak ada roket. Pesawat ini adalah tabung logam dengan dua mesin yang dibautkan ke sayapnya. Namun, pesawat ini dapat naik hingga ketinggian 35.000 kaki & melaju dengan kecepatan 500 mph selama berjam-jam.

Penampang sayap (airfoil) yang menunjukkan bagaimana gaya angkat dihasilkan

Dengan kata-katamu sendiri, mengapa sayap menghasilkan gaya angkat? Apa yang membuat bentuk atau gerakan sayap memungkinkan pesawat berat untuk tetap di udara?

Gaya Angkat, Gaya Hambat, Gaya Dorong, dan Berat

Empat Gaya

Empat gaya yang bekerja pada pesawat saat terbang

Setiap pesawat yang sedang terbang dipengaruhi oleh tepat empat gaya:

Gaya Angkat bekerja tegak lurus terhadap angin relatif (aliran udara yang ditemui oleh sayap). Gaya ini dihasilkan oleh perbedaan tekanan di atas dan di bawah sayap. Gaya angkat bergantung pada kecepatan udara, densitas udara, luas sayap, bentuk sayap, & sudut serang.

Berat bekerja lurus ke bawah menuju pusat Bumi. Ini adalah gaya gravitasi pada pesawat & semua isinya: bahan bakar, penumpang, kargo. Berat berubah selama penerbangan seiring pembakaran bahan bakar.

Dorongan adalah gaya ke depan yang dihasilkan oleh mesin: baling-baling, turbofan, turbojet, atau roket. Dorongan mempercepat pesawat & mempertahankan kecepatan udara melawan hambatan.

Hambatan adalah gaya ke belakang yang melawan gerakan pesawat melalui udara. Ada dua jenis utama: hambatan parasit (gesekan & hambatan bentuk dari badan pesawat, roda pendarat, antena) yang meningkat dengan kecepatan, & hambatan induksi (produk sampingan dari menghasilkan angkat) yang menurun dengan kecepatan.

Dalam penerbangan lurus & datar tanpa percepatan, keempat gaya berada dalam keseimbangan: angkat sama dengan berat, dorongan sama dengan hambatan. Ubah salah satu gaya & pesawat akan mempercepat, naik, turun, atau berbelok.

Gaya dalam Aksi

Keseimbangan & Lebih Jauh

Penampang sayap dengan garis aliran Bernoulli, zona tekanan rendah dan tinggi, serta sudut serang

Memahami empat gaya ini bukan hanya bersifat akademis: inilah cara para pilot berpikir. Setiap fase penerbangan adalah ketidakseimbangan yang terkelola dari gaya-gaya ini. Takeoff: dorongan melebihi hambatan. Climb: angkat melebihi berat. Descent: berat melebihi angkat. Landing: hambatan melebihi dorongan.

Interaksi antara jenis-jenis hambatan sangat penting. Pada kecepatan rendah, hambatan induksi tinggi (sayap bekerja keras pada sudut serang yang tinggi). Pada kecepatan tinggi, hambatan parasit tinggi (badan pesawat mendorong melalui aliran udara relatif yang lebih padat). Ada kecepatan di mana total hambatan diminimalkan: inilah kecepatan untuk jangkauan & daya tahan maksimum.

Sebuah pesawat sedang *cruising* pada ketinggian konstan & kecepatan udara konstan dalam penerbangan lurus & datar. Pilot mengurangi daya mesin sebesar 20% tanpa menyentuh kontrol lain. Uraikan apa yang terjadi pada masing-masing dari keempat gaya tersebut & jelaskan rangkaian peristiwa yang mengikuti. Apa yang dilakukan pesawat, & di mana akhirnya ia akan menstabilkan diri?

Aileron, Elevator, dan Kemudi

Tiga Sumbu Rotasi

Permukaan kontrol penerbangan: aileron, elevator, kemudi, dan flap — pandangan dari atas

Pesawat berputar di sekitar tiga sumbu, masing-masing dikendalikan oleh permukaan kontrol penerbangan tertentu:

Sumbu longitudinal (roll): Dikendalikan oleh aileron, yaitu permukaan berengsel pada tepi belakang bagian luar setiap sayap. Gerakkan stik kontrol ke kiri & aileron kiri naik (mengurangi angkat pada sayap tersebut) sementara aileron kanan turun (meningkatkan angkat). Pesawat akan roll ke kiri. Roll adalah cara pesawat berbelok: miring ke dalam belokan sehingga komponen angkat menarik pesawat mengelilingi kurva.

Sumbu lateral (pitch): Dikendalikan oleh elevator pada stabilisator horizontal di ekor. Tarik stik ke belakang & elevator akan mencong ke atas, mendorong ekor ke bawah & hidung ke atas. Pitch mengontrol sudut serang & secara tidak langsung, kecepatan udara.

Sumbu vertikal (yaw): Dikendalikan oleh rudder pada stabilisator vertikal. Tekan pedal rudder kiri & rudder akan mencong ke kiri, mendorong ekor ke kanan & hidung ke kiri. Rudder digunakan terutama untuk mengoordinasikan belokan & melawan yaw yang tidak menguntungkan, bukan untuk membelokkan pesawat secara sendiri.

Flap adalah permukaan berengsel pada tepi belakang bagian dalam sayap. Ditempatkan saat lepas landas & mendarat, flap meningkatkan baik angkat & hambatan, memungkinkan pesawat terbang pada kecepatan udara yang lebih rendah. Flap mengubah camber (kelengkungan) sayap.

Trim memungkinkan pilot untuk menyesuaikan posisi netral elevator sehingga pesawat mempertahankan sikap pitch yang diinginkan tanpa tekanan stick yang konstan. Trim yang tepat mengurangi beban kerja pilot secara signifikan.

Penerbangan Terkoordinasi

Memutar Pesawat

Faktor beban pada belokan miring: geometri vektor angkat pada 0, 30, dan 60 derajat bank

Kesalahpahaman umum adalah bahwa pesawat berbelok menggunakan rudder, seperti perahu. Kenyataannya, pesawat berbelok dengan cara banking, memiringkan sayap sehingga komponen dari gaya angkat menarik pesawat secara horizontal di sepanjang kurva. Tugas rudder dalam belokan adalah untuk mengoordinasikan, menjaga hidung pesawat tetap mengarah ke jalur terbang & mencegah pesawat dari slip atau skid.

Dalam belokan miring (banked turn), sebagian dari vektor angkat yang sebelumnya menopang berat pesawat kini diarahkan secara horizontal. Ini berarti angkat vertikal yang tersedia berkurang, sehingga pesawat kehilangan ketinggian kecuali pilot meningkatkan tekanan ke belakang (atau menambah daya) untuk meningkatkan total angkat.

Seorang pilot memasuki belokan miring 30 derajat pada ketinggian konstan. Jelaskan mengapa pilot harus meningkatkan tekanan ke belakang pada stick (mengangkat hidung sedikit) untuk mempertahankan ketinggian dalam belokan. Apa yang terjadi pada faktor beban (berat semu yang dirasakan oleh penumpang) & mengapa belokan curam membutuhkan tambahan angkat yang jauh lebih besar dibandingkan belokan dangkal?

Six-Pack & Sistem Navigasi

Enam Instrumen Penerbangan Utama

The six-pack: airspeed indicator, attitude indicator, altimeter, turn coordinator, heading indicator, and vertical speed indicator

Setiap pesawat, mulai dari Cessna 172 hingga Airbus A380, menampilkan enam informasi inti yang sama, yang secara tradisional diatur dalam dua baris berisi tiga instrumen (disebut 'six-pack'):

Indikator kecepatan udara (Airspeed indicator): Menunjukkan kecepatan pesawat melalui udara (bukan di atas daratan). Instrumen ini digerakkan oleh sistem pitot-statik: tabung yang menghadap ke depan (tabung pitot) mengukur tekanan udara ram, & port statis mengukur tekanan ambient. Selisihnya adalah tekanan dinamis, yang mengindikasikan kecepatan udara.

Indikator sikap (Attitude indicator) (horizon buatan): Menunjukkan sikap pitch & bank pesawat relatif terhadap cakrawala. Ini adalah instrumen paling kritis untuk penerbangan di dalam awan atau di malam hari ketika cakrawala alami tidak terlihat.

Altimeter: Menunjukkan ketinggian di atas rata-rata permukaan laut, berdasarkan tekanan atmosfer yang diukur oleh port statis. Pilot menyesuaikan pengaturan altimeter untuk memperhitungkan tekanan barometrik lokal.

Koordinator belokan: Menunjukkan laju & kualitas belokan: apakah pesawat terkoordinasi, selip, atau meluncur.

Indikator arah (giroskop arah): Menunjukkan arah magnetik pesawat. Lebih stabil daripada kompas magnetik saat turbulensi atau belokan.

Indikator kecepatan vertikal (VSI): Menunjukkan laju naik atau turun dalam kaki per menit.

Navigasi

VOR (VHF Omnidirectional Range): Menara radio berbasis darat yang memancarkan radial: bearing magnetik dari stasiun. Pilot melacak radial tertentu untuk menavigasi antar-VOR. Ini telah menjadi tulang punggung navigasi jalur udara sejak tahun 1950-an.

GPS: Navigasi berbasis satelit kini mendominasi. Pendekatan GPS modern dapat memandu pesawat hingga dalam jarak 200 kaki dari ambang landasan pacu dalam kondisi visibilitas nol.

IFR vs VFR: Aturan Penerbangan Visual (VFR) memerlukan referensi visual ke tanah & minimum cuaca tertentu (visibilitas, jarak awan). Aturan Penerbangan Instrumen (IFR) memungkinkan penerbangan dalam awan & visibilitas rendah menggunakan instrumen & panduan ATC. IFR memerlukan rating instrumen, pesawat yang dilengkapi IFR, & rencana penerbangan yang telah diajukan.

Terbang Buta

Ketika Anda Tidak Bisa Melihat

Disorientasi spasial adalah salah satu penyebab utama kecelakaan fatal dalam penerbangan umum. Sistem vestibular manusia (telinga dalam) berevolusi untuk berjalan, bukan untuk terbang. Dalam awan atau di malam hari tanpa cakrawala yang terlihat, tubuh Anda akan berbohong kepada Anda: Anda mungkin merasa level ketika Anda dalam bank 30 derajat, atau merasa seperti Anda sedang naik ketika Anda sedang turun.

John F. Kennedy Jr. meninggal pada tahun 1999 ketika menerbangkan Piper Saratoga-nya ke dalam kabut di atas lautan pada malam hari. Ia tidak memiliki rating instrumen. Tanpa cakrawala yang terlihat, ia kemungkinan besar masuk ke dalam graveyard spiral: putaran menurun yang semakin curam yang terasa seperti penerbangan lurus bagi telinga bagian dalam.

Seorang pilot privat yang hanya berlisensi VFR sedang terbang di atas air pada malam hari. Langit cerah, tetapi tidak ada lampu di air di bawahnya, & cakrawala tidak dapat dibedakan dari lautan yang gelap. Pilot mulai merasa tidak nyaman & menyadari bahwa kecepatan udara meningkat. Menggunakan pengetahuan Anda tentang instrumen & disorientasi spasial, jelaskan apa yang kemungkinan sedang terjadi, instrumen apa yang harus difokuskan oleh pilot, & apa yang diajarkan oleh skenario ini tentang batas penerbangan VFR.

Bahaya Cuaca bagi Pilot

Cuaca Membunuh Pilot

Penampang lintang front dingin dan front hangat: jenis awan, bahaya, dan struktur frontal

Cuaca adalah faktor tunggal yang paling umum dalam kecelakaan fatal penerbangan umum. Bukan karena cuaca tidak dapat diprediksi: melainkan karena pilot membuat keputusan buruk tentang hal itu.

Front: Front dingin mendorong ke bawah udara hangat, menciptakan pita sempit cuaca intens: badai petir, geser angin, turbulensi. Front hangat meluncur di atas udara dingin, menciptakan area luas awan rendah, hujan, & visibilitas berkurang. Mengetahui jenis front yang mendekat memberi tahu Anda jenis bahaya apa yang harus diharapkan.

Turbulensi: Turbulensi mekanis berasal dari angin yang mengalir di atas medan. Turbulensi konvektif berasal dari updraft termal pada hari-hari panas. Turbulensi udara jernih (CAT) terjadi pada ketinggian tinggi dekat jet stream tanpa peringatan visual. Turbulensi wake dari pesawat berat dapat membalikkan pesawat kecil.

Pembekuan (Icing): Pembekuan struktural terjadi ketika tetesan air supercooling membeku saat bersentuhan dengan pesawat. Es di sayap menghancurkan daya angkat & meningkatkan hambatan. Es pada baling-baling mengurangi dorongan. Es yang menutupi tabung pitot melumpuhkan indikator kecepatan udara. Sebagian besar pesawat kecil tidak tersertifikasi untuk penerbangan dalam kondisi pembekuan yang diketahui.

Ketinggian densitas: Udara yang panas, lembap, dan berada di elevasi tinggi memiliki kepadatan rendah. Pesawat akan berperforma seolah-olah berada di ketinggian yang lebih tinggi: jarak lepas landas lebih panjang, laju naik berkurang, dan daya mesin berkurang. Landasan pacu yang aman digunakan di permukaan laut pada pagi hari yang sejuk mungkin menjadi sangat pendek dan berbahaya pada elevasi 5.000 kaki pada sore hari yang panas.

Pergi atau Tidak (Go or No-Go)

Pengambilan Keputusan Penerbangan (Aeronautical Decision-Making)

Setiap penerbangan dimulai dengan keputusan pergi atau tidak (go/no-go). Pilot profesional menggunakan kerangka kerja terstruktur: PAVE (Pilot, Pesawat, Lingkungan, Tekanan Eksternal) & IMSAFE (Penyakit, Obat-obatan, Stres, Alkohol, Kelelahan, Makan). Daftar periksa ini ada karena bahaya paling berbahaya dalam penerbangan bukanlah badai petir atau kegagalan mesin: melainkan pilot yang telah memutuskan untuk pergi sebelum mengevaluasi risiko.

Get-there-itis, tekanan untuk menyelesaikan penerbangan meskipun kondisi memburuk, adalah pola paling mematikan dalam penerbangan umum. NTSB telah menyelidiki ratusan kecelakaan fatal di mana pilot terbang ke dalam cuaca buruk yang diketahui karena mereka merasa harus mencapai tujuan mereka.

Anda adalah pilot pribadi yang merencanakan penerbangan lintas negara VFR. Briefing cuaca menyatakan: langit tertutup 3.000 kaki & menurun, jarak pandang 5 mil dalam kabut tipis dengan sesekali 3 mil dalam kabut, selisih suhu/titik embun 2 derajat Celsius & menyempit, & front dingin diperkirakan melintasi tujuan Anda dalam 4 jam. Menggunakan model PAVE & pemahaman Anda tentang bahaya cuaca, jelaskan proses pengambilan keputusan go/no-go Anda. Risiko spesifik apa yang Anda identifikasi, & apa keputusan Anda?

Ke Mana Penerbangan Membawa Anda

Sertifikat Pilot

Lisensi Pilot Pribadi (PPL): Minimum 40 jam terbang (rata-rata nasional adalah 60-70 jam). Memungkinkan Anda menerbangkan pesawat bermesin tunggal secara VFR, membawa penumpang, tetapi tidak untuk imbalan. Biaya: $10.000-$15.000.

Rating Instrumen: Pelatihan tambahan untuk menerbangkan pesawat di awan & jarak pandang rendah menggunakan instrumen. Diperlukan untuk sebagian besar penerbangan profesional & sangat direkomendasikan untuk keselamatan.

Lisensi Pilot Komersial (CPL): Minimum 250 jam. Memungkinkan Anda menerbangkan pesawat untuk imbalan: penarikan bendera, survei udara, penerbangan charter.

Pilot Transport Udara (ATP): Minimum 1.500 jam (1.000 jam untuk militer, ATP terbatas 750 jam untuk program tertentu). Diperlukan untuk menjabat sebagai kapten di maskapai penerbangan. Ini adalah sertifikat pilot tertinggi.

Karier Penerbangan Lainnya

Mekanik A&P (Rangka & Mesin): Teknisi pemeliharaan pesawat bersertifikat FAA. 18-24 bulan pendidikan atau pengalaman militer yang setara. Permintaan tinggi, gaji kuat, & Anda tidak perlu khawatir tentang pasar kerja: pesawat selalu membutuhkan pemeliharaan.

Pengatur Lalu Lintas Udara (ATC): Diawasi oleh FAA. Harus direkrut sebelum usia 31 tahun. Seleksi yang kompetitif melalui tes aptitude AT-SA dari FAA. Tekanan tinggi, gaji tinggi, wajib pensiun pada usia 56 tahun. Gaji awal sekitar $40.000 selama pelatihan, pengatur lalu lintas udara yang berpengalaman menghasilkan $100.000-$180.000.

Pilot Drone (Part 107): Sertifikat Pilot Jauh FAA untuk operasi drone komersial. Hanya tes tertulis, tidak memerlukan jam terbang. Membuka karier dalam fotografi udara, survei, inspeksi, pertanian, & real estat. Segmen yang paling cepat berkembang dalam penerbangan.

Alur Militer: Semua cabang militer mengoperasikan pesawat. Pilot militer menerima pelatihan kelas dunia tanpa biaya sebagai imbalan atas komitmen dinas (biasanya 10 tahun untuk pilot). Banyak pilot maskapai beralih dari karier militer. Teknisi pemeliharaan militer & personel ATC juga beralih dengan baik ke karier sipil.

Sintesis

Menyusunnya Menjadi Satu Kesatuan

Kini Anda memahami empat gaya penerbangan, bagaimana pilot mengendalikan pesawat, bagaimana instrumen menjaga keselamatan mereka di awan, mengapa cuaca adalah bahaya paling mematikan dalam penerbangan umum, & jalur karier yang tersedia di industri ini.

Penerbangan menghargai orang-orang yang berpikir secara sistemik: gaya berinteraksi dengan kendali, kendali berinteraksi dengan instrumen, instrumen berinteraksi dengan cuaca, & cuaca berinteraksi dengan keputusan. Pilot, mekanik, & pengatur lalu lintas udara terbaik bukanlah mereka yang memiliki refleks tercepat. Mereka adalah mereka yang berpikir ke depan.

Anda sedang memberi nasihat kepada seorang berusia 17 tahun yang ingin berkarier di penerbangan tetapi belum yakin apakah harus menempuh jalur pilot, jalur mekanik A&P, atau jalur ATC. Mereka menikmati pekerjaan praktis, mereka pandai dalam fisika, & mereka menginginkan stabilitas kerja. Menggunakan apa yang telah Anda pelajari tentang prinsip penerbangan, budaya keselamatan, & jalur karier, buatlah rekomendasi & berilah justifikasi dengan menghubungkannya ke pengetahuan teknis dari pelajaran ini.